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JP6590992B2 - Apparatus and method for detecting antenna coil - Google Patents
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Description

本発明は、作動しない離調装置をもつアンテナコイルを検出する装置及び方法と、この種の装置を備えた磁気共鳴断層撮影装置とに関する。この検出装置は、送信器、送信アンテナ、振幅測定器及び制御器を有する。制御器は、種々の既定振幅を有する高周波信号を送信アンテナを介して送出するように送信器を動作させるように構成され、そして、その送出信号に応じて検査振幅を振幅測定器を用い取得するように構成される。 The present invention relates to an apparatus and method for detecting an antenna coil having a detuning device that does not operate, and to a magnetic resonance tomography apparatus equipped with this type of apparatus. The detection device includes a transmitter, a transmission antenna, an amplitude measuring device, and a controller. The controller is configured to operate the transmitter to transmit a high-frequency signal having various predetermined amplitudes via the transmitting antenna, and obtains a test amplitude in response to the transmitted signal using an amplitude meter. Configured as follows.

磁気共鳴断層撮影装置は、検査対象の核スピンを強力な外部磁場で整列させ、そして交流磁場により核スピンを励起して整列軸を中心に歳差運動させることにより、検査対象を撮像する撮像装置である。歳差運動又はこれに続く励起状態から低エネルギー状態へのスピンの戻りが、応答として、交流磁場を発生し、この交流磁場がアンテナを介して受信される。   The magnetic resonance tomography apparatus is an imaging apparatus that images a test object by aligning the nuclear spins to be inspected with a strong external magnetic field, and precessing the nuclear spins by an alternating magnetic field and precessing about the alignment axis. It is. The precession or subsequent spin return from the excited state to the low energy state generates, in response, an alternating magnetic field that is received via the antenna.

傾斜磁場を利用してこれらの信号に空間エンコーディングが加えられ、これにより、受信信号をボリュームエレメントに割り当てることが可能になる。次いで受信信号が評価されて、検査対象の三次元画像表示が提供される。このような信号を受信するために、局所アンテナ、いわゆる局所コイル、が好ましくは使用され、この局所コイルは、良好な信号対雑音比を達成するために検査対象上に直接的に配置される。   Spatial encoding is applied to these signals using gradient magnetic fields, which allows the received signals to be assigned to volume elements. The received signal is then evaluated to provide a three-dimensional image display for inspection. In order to receive such a signal, a local antenna, a so-called local coil, is preferably used, which is placed directly on the test object in order to achieve a good signal-to-noise ratio.

局所コイル(アンテナコイル)は、当該受信のために、ラーモア周波数、好ましくは磁気共鳴断層撮影装置の静磁場B0における水素原子核のラーモア周波数で共鳴するように調整されている。しかしながら、同じ周波数をもつ核スピンのための励起パルスの期間中は、高い誘起電圧又は大きな誘導電流に起因した破壊を回避するために、局所コイルを離調させる必要がある。第一には、該離調は、制御電流によって導通させられるPINダイオードなどの活性素子によって行われる。局所コイルが接続されていない場合には、逆並列ダイオード又はヒューズなどの受動的保護機構が提供される。しかし、この保護機構に欠陥がある場合、局所コイル周辺の局所コイル共鳴条件から、励起パルスの期間中に過大な電磁場強度が生じ、この過大な電磁場強度が、包括的限界値が一般的に順守されるにもかかわらず被検者に対する潜在的な危険となる。特に、例えばインプラント(体内移植物)のせいなど、特有の危険な状況がある場合が該当し、短時間であっても電磁場強度限界値の超過は患者にとって危険である。 The local coil (antenna coil) is adjusted so as to resonate at the Larmor frequency, preferably the Larmor frequency of the hydrogen nucleus in the static magnetic field B0 of the magnetic resonance tomography apparatus for the reception. However, during excitation pulses for nuclear spins with the same frequency, the local coil needs to be detuned to avoid breakdown due to high induced voltages or large induced currents. First, the detuning is performed by an active element such as a PIN diode that is conducted by a control current. If the local coil is not connected, a passive protection mechanism such as an anti-parallel diode or fuse is provided. However, if this protection mechanism is defective, the local coil resonance conditions around the local coil result in excessive electromagnetic field strength during the excitation pulse, and this excessive field strength is generally in compliance with the global limit value. Despite this, it is a potential danger to the subject. In particular, there are cases where there are specific dangerous situations such as, for example, implants (in-vivo implants), and exceeding the electromagnetic field strength limit value is dangerous for the patient even for a short time.

監視機器を備えた局所コイルは、例えば特許文献1に開示されている。 A local coil provided with a monitoring device is disclosed in Patent Document 1, for example.

独国特許出願公開:DE 10 2015 217 723 A1German patent application published: DE 10 2015 217 723 A1

本発明の課題は、磁気共鳴断層撮影装置を用いた検査を、特にインプラントを有する患者のために、より安全にすることにある。   The object of the present invention is to make examinations using magnetic resonance tomography apparatus safer, especially for patients with implants.

上記課題は、請求項1に係る本発明の装置、請求項6に係る磁気共鳴断層撮影装置、請求項7に係る方法によって、達成される。 The object is achieved by the apparatus of the present invention according to claim 1 , the magnetic resonance tomography apparatus according to claim 6 , and the method according to claim 7 .

作動しない離調装置をもつアンテナコイルを検出する本発明の装置は、送信器、送信アンテナ、振幅測定器及び制御器を有する。好ましくは、送信器は、ラーモア周波数の周波数で高周波を送信するように構成されており、当該周波数でアンテナコイルが磁気共鳴信号を受信するように構成されている。アンテナコイルは、例えば局所コイル、又はボディコイルか該コイルの1素子である。 The device of the present invention for detecting an antenna coil having a detuning device that does not operate includes a transmitter, a transmitting antenna, an amplitude measuring device and a controller. Preferably, the transmitter is configured to transmit a high frequency at a frequency of the Larmor frequency, and the antenna coil is configured to receive a magnetic resonance signal at the frequency. The antenna coil is, for example, a local coil or a body coil or one element of the coil.

制御器は、種々の既定振幅(予め定めてある振幅)で送信アンテナから高周波信号を送出するように送信器を制御する。該振幅は、好ましくは、送信アンテナの有効レンジ内で共鳴するアンテナコイルにおいて例えば0.1V〜2V、0.2V〜1V、又は0.4V〜0.8Vの範囲の電圧を発生する振幅を含む。好ましくは、誘起される電圧は、例えばダイオード、ツェナーダイオード又はPINダイオードのような保護素子の特性曲線の非線形域にある電圧を含む。 The controller controls the transmitter to transmit a high-frequency signal from the transmitting antenna with various predetermined amplitudes (predetermined amplitudes). The amplitude preferably includes an amplitude that generates a voltage in the range of, for example, 0.1 V to 2 V, 0.2 V to 1 V, or 0.4 V to 0.8 V in an antenna coil that resonates within the effective range of the transmit antenna. . Preferably, the induced voltage includes a voltage that is in a non-linear region of a characteristic curve of a protective element such as a diode, a Zener diode or a PIN diode.

制御器は、振幅測定器と通信し、そして、送出した信号に応じて検査振幅を振幅測定器により取得するように構成されている。検査振幅は、例えば、撮像コイル(ピックアップコイル)によって取得できるような高周波信号の磁場成分に比例した振幅を含む。例えば、双極子によって取得できる電場強度に応じた振幅も考えられる。同様に、送信アンテナの給電線における電圧と電流のどちらか又は両方の振幅であってもよい。そして、例えば二次関数をもった電力など、電流又は電圧に非線形に依存する信号の振幅も考えられる。最終的に、位相などの他の変数を制御器により振幅を介して取得することも考え得る。本発明によれば、「送出した信号に応じて」ということは、検査振幅が、送出した信号に従い例えば誘導によってリアルタイム又はほぼリアルタイムで生成される入力信号から、例えば増幅、減衰、フィルタリング、ミキシング又は整流といった高周波技術における受信時の通例のステップにより導き出されるという趣旨で、文脈に応じて適切に理解すべきである。好ましくは、制御器は、2種類の既定振幅に応じて少なくとも2つの検査振幅を取得するように構成される。 The controller is configured to communicate with the amplitude meter and to obtain the test amplitude with the amplitude meter in response to the transmitted signal. The inspection amplitude includes, for example, an amplitude proportional to the magnetic field component of the high-frequency signal that can be acquired by the imaging coil (pickup coil). For example, an amplitude corresponding to the electric field intensity that can be obtained by a dipole is also conceivable. Similarly, it may be the amplitude of either or both of the voltage and current in the feed line of the transmitting antenna. Then, for example, the amplitude of a signal that depends nonlinearly on current or voltage, such as power having a quadratic function, is also conceivable. Finally, it is also conceivable to acquire other variables such as phase via the amplitude by the controller. According to the present invention, “depending on the transmitted signal” means that the test amplitude is, for example, amplified, attenuated, filtered, mixed or mixed from an input signal that is generated in real time or near real time, for example by induction, according to the transmitted signal. It should be understood appropriately according to the context, in that it is derived by the usual steps at the time of reception in high frequency technology such as rectification. Preferably, the controller is configured to acquire at least two test amplitudes in response to the two predetermined amplitudes.

さらに、制御器は、既定振幅と取得した検査振幅との間の検査関係を判定するように構成されている。例えば、制御器が、既定振幅と取得した検査振幅との両値の差、又は、既定振幅と取得した検査振幅との商を作成することが想定される。同様に、制御器が両値を事前又は事後に別のステップで処理すること、例えば冪関数又は対数を両値に適用することも可能である。   Further, the controller is configured to determine a test relationship between the predetermined amplitude and the acquired test amplitude. For example, it is assumed that the controller creates a difference between both values of the predetermined amplitude and the acquired inspection amplitude or a quotient between the predetermined amplitude and the acquired inspection amplitude. Similarly, it is possible for the controller to process both values before or after in another step, for example applying a power function or logarithm to both values.

最後に、制御器は、作成した検査関係を既定の基準関係と比較するように構成されている。例えば、制御器は、電磁場強度が送信アンテナに印加される電圧と共に線形的に増加するか否かをチェックする。保護ダイオードを備えたアンテナコイルが所定の電磁場強度以上で保護ダイオード特性曲線の導通域に入ることが想定され、アンテナコイルが吸収する電力の結果として、送信アンテナの電圧と電磁場強度との間にもはや線形の関係が存在しなくなる。 Finally, the controller is configured to compare the created inspection relationship with a predetermined reference relationship. For example, the controller checks whether the electromagnetic field strength increases linearly with the voltage applied to the transmitting antenna. It is assumed that the antenna coil with the protection diode enters the conduction region of the protection diode characteristic curve above the predetermined electromagnetic field strength, and as a result of the power absorbed by the antenna coil, there is no longer between the voltage of the transmitting antenna and the electromagnetic field strength. There is no linear relationship.

制御器は、既定の基準関係に対する特定の検査関係の該当する逸脱を検出した場合、信号を出力する。   The controller outputs a signal when it detects a corresponding deviation of a particular test relationship with respect to a predetermined reference relationship.

本発明に係る装置は、大きな高周波電力によってアンテナコイルに損傷が起こり得る前に又は患者が危険にさらされる前に、作動しない離調装置をもつアンテナコイルを検出することを可能にする。 The device according to the invention makes it possible to detect an antenna coil with a detuning device that does not work before the antenna coil can be damaged by high RF power or before the patient is at risk.

本発明に係る磁気共鳴断層撮影装置及び本発明に係る方法は、本発明に係る上記装置の利点を共有する。   The magnetic resonance tomography apparatus according to the present invention and the method according to the present invention share the advantages of the apparatus according to the present invention.

他の有利な態様が引用形式請求項に記載されている。   Other advantageous embodiments are set out in the cited claims.

本発明に係る装置の考え得る態様において、振幅測定器は、方向性結合器を有する。方向性結合器は、送信アンテナによって反射される電力を取得するために、送信器と送信アンテナとの間に好ましくは配置される。送信アンテナによって反射される電力は、例えば検査領域内の共鳴器に起因した送信アンテナの可変インピーダンスによって変化する。この場合、本態様において取得される検査振幅は、反射される電力に対し依存性を有する。 In a possible embodiment of the device according to the invention, the amplitude measuring device comprises a directional coupler. Directional coupler, in order to obtain the power reflected by the transmitting antenna, preferably is disposed between the transmitter and transmitting antenna. The power reflected by the transmission antenna varies depending on the variable impedance of the transmission antenna caused by, for example, a resonator in the examination region. In this case, the inspection amplitude acquired in this aspect has dependence on the reflected power.

方向性結合器は、不要に逆流する高周波エネルギーを使用して、先行する有効な送信電力に頼ることなく、高周波放射に関連する検査領域に関する情報を取得する簡単な選択肢を提供するので有利である。   Directional couplers are advantageous because they use unnecessarily counter-current high-frequency energy and provide a simple option to obtain information about the examination area associated with high-frequency radiation without resorting to prior effective transmit power. .

本発明に係る装置の可能な態様において、既定の基準関係は、線形関係である。既定の関係は、例えば係数又は値表を用いたパラメータセットとして、制御器のメモリ内に記憶することができる。この場合の線形関係は、既定振幅と検査振幅との間の依存性が、y=ax+bの形の線形方程式に従うか、又はこれから測定誤差の範囲といえる最大で1%、5%、10%又は20%しか外れていないことであると理解すべきである。零値とは異なるが一定値である線形関係の特殊な場合も含まれる。   In a possible embodiment of the device according to the invention, the predefined reference relationship is a linear relationship. The predetermined relationship can be stored in the memory of the controller, for example as a parameter set using a coefficient or value table. The linear relationship in this case is that the dependence between the predetermined amplitude and the test amplitude follows a linear equation of the form y = ax + b, or from this, it can be said that the range of measurement error is 1%, 5%, 10% at maximum, or It should be understood that this is only 20% off. It also includes special cases of linear relationships that are different from zero but constant.

電場及び磁場は、例えば、ダイオードによる離調のような非線形要素が存在しなければ、線形規則に従う。したがって、線形特性曲線との比較とその逸脱とによって、適切な安全技術とこれが適正に機能していることを掌握できる利点がある。   The electric and magnetic fields follow linear rules if there are no non-linear elements such as detuning due to diodes. Therefore, the comparison with the linear characteristic curve and the deviation thereof have the advantage that the appropriate safety technology and its proper functioning can be grasped.

本発明に係る装置の可能な態様において、制御器は、振幅測定器によって取得した検査振幅の位相に基づいて検査関係を判定するように構成されている。したがって、既定振幅は、例えば、制御器の駆動信号によって設定される送信器終段(出力段)の電圧とすることが想定される。この場合、振幅測定器によって、送信器終段と送信アンテナとの間の電流も検査振幅として取得するとよい。オーミック特性をもつ送信アンテナのインピーダンスに関しては電圧と電流との間の位相又は位相関係が一定であるのに対して、共鳴振動回路などの複素インピーダンスよる負荷は位相シフトを引き起こす。この場合の複素インピーダンス自体が、例えば共鳴回路のダイオードの場合のように、非線形で送出電力に従うのであれば、位相に関しても非線形の関係が生じる。 In a possible embodiment of the device according to the invention, the controller is configured to determine the inspection relationship based on the phase of the inspection amplitude obtained by the amplitude measuring device. Accordingly, it is assumed that the predetermined amplitude is, for example, a voltage at a transmitter final stage (output stage) set by a drive signal of the controller. In this case, the current between the final stage of the transmitter and the transmission antenna may be acquired as the inspection amplitude by the amplitude measuring device. With respect to the impedance of the transmitting antenna having ohmic characteristics, the phase or phase relationship between voltage and current is constant, whereas a load due to a complex impedance such as a resonant oscillation circuit causes phase shift. If the complex impedance itself in this case is nonlinear and follows the transmitted power as in the case of a diode of a resonance circuit, for example, a nonlinear relationship also occurs with respect to the phase.

位相を介して高い感度でアンテナコイルの保護装置を検出することができる利点がある。   There is an advantage that the protection device for the antenna coil can be detected with high sensitivity via the phase.

本発明に係る装置の可能な態様において、制御器は、送信アンテナから送出した電力に基づいて検査関係を判定するように構成されている。この場合の振幅測定器について、電流及び電圧を取得して電圧と電流との積により電力を求めるように構成することが想定される。しかしながら、インピーダンスが殆ど一定であることを前提として、両値のうちの一方から電力を計算することも可能である。これは、特に、測定値変化が僅かである場合、すなわち、例えば5%や10%よりも小さい場合に想定される。例えば、送信アンテナがほぼ給電線のインピーダンスと整合させてあり、検査振幅が、整合変化時にだけ発生する反射電力である場合に可能である。最後に、基本的には、電力を直接、例えばボロメータにより取得することも可能である。 In a possible aspect of the apparatus according to the present invention, the controller is configured to determine the inspection relationship based on the power transmitted from the transmitting antenna. It is assumed that the amplitude measuring device in this case is configured to obtain electric power by obtaining a current and a voltage and calculating a product of the voltage and the current. However, it is also possible to calculate the power from one of the two values, assuming that the impedance is almost constant. This is particularly envisaged when the change in the measured value is slight, i.e. for example smaller than 5% or 10%. For example, this is possible when the transmitting antenna is substantially matched with the impedance of the feeder line and the inspection amplitude is reflected power generated only when the matching changes. Finally, basically, it is also possible to obtain power directly, for example with a bolometer.

電力は、電流と電圧との間の場所に依存することもある位相位置とは関係なく、アンテナコイルの形態における電力シンクを取得することができる利点のある、変数である。   Power is an advantageous variable that can obtain a power sink in the form of an antenna coil, regardless of the phase position, which may depend on the location between current and voltage.

本発明に係る装置の可能な態様において、好ましくは、制御器は、出力した信号によって送信器による高周波送出を遮断するように構成される。   In a possible embodiment of the device according to the invention, preferably the controller is configured to block high-frequency delivery by the transmitter according to the output signal.

本発明に係る装置は、例えば非接続のアンテナコイルが検査範囲に配置されている場合に、損傷が生じる前に、送信器による高周波送出を制御、例えば遮断することができる利点をもつ。 The device according to the invention has the advantage that the high-frequency transmission by the transmitter can be controlled, for example interrupted, before damage occurs, for example when an unconnected antenna coil is arranged in the examination range.

本発明に係る装置の可能な態様において、該装置は、複数の異種既定モードを送信アンテナから送出するように構成されている。当該アンテナとして想定されるのは、例えば、複数の個別送信素子を備えたアレイであり、その送信素子は、分配マトリックスを用いて送信器により個別に駆動可能とされる。送信器に複数の独立送信モジュールを設けることも可能である。この種の送信アレイは、複数の送信素子を備えるボディコイルに、又は、複数のコイル素子を備える局所コイルに、設け得る。異なるモードが異なる偏波を有する場合、個々のモードは、アンテナコイルの該当するアライメントで、アンテナコイルを励起しないか、又は僅かしか励起しないようにすることが想定される。本発明に係る装置は、本態様では、複数の振幅測定器により複数の検査振幅を取得し、取得した検査振幅に基づいて1つ以上の検査関係を判定するように構成される。取得すべき入力に対する複数の入力端を備えたマルチプレクサを有する単一の振幅測定器も、複数の振幅測定器として解釈可能である。 In a possible aspect of the device according to the invention, the device is configured to send a plurality of different default modes from the transmitting antenna. The antenna is assumed to be, for example, an array including a plurality of individual transmission elements, and the transmission elements can be individually driven by a transmitter using a distribution matrix. It is also possible to provide a plurality of independent transmission modules in the transmitter. This type of transmission array can be provided in a body coil comprising a plurality of transmission elements or in a local coil comprising a plurality of coil elements. If the different modes have different polarizations, it is envisaged that the individual modes excite the antenna coil with little or no excitement in the relevant alignment of the antenna coil. In this aspect, an apparatus according to the present invention is configured to acquire a plurality of inspection amplitudes by a plurality of amplitude measuring devices and determine one or more inspection relationships based on the acquired inspection amplitudes. A single amplitude measuring device having a multiplexer with multiple inputs for the input to be acquired can also be interpreted as multiple amplitude measuring devices.

本発明に係る装置は、種々のモードについて検査振幅を取得する能力ももち、このために、送信アンテナに対して種々の向きにあるアンテナコイルを検出することもできる。 The device according to the present invention also has the ability to obtain test amplitudes for various modes, and for this purpose can also detect antenna coils in various orientations with respect to the transmitting antenna.

本発明に係る磁気共鳴断層撮影装置の可能な態様において、送信器は、核スピンに対する励起パルスを生成するように構成されている。特に、該送信器は、例えば、十分な程度に核スピンを励起するために1キロワットを上回る所要送出電力を有する。   In a possible embodiment of the magnetic resonance tomography apparatus according to the invention, the transmitter is configured to generate excitation pulses for nuclear spins. In particular, the transmitter has a required delivery power of, for example, greater than 1 kilowatt to excite nuclear spin to a sufficient extent.

本発明に係る装置は、この送信器及び送信アンテナ(例えばボディコイル)からなる磁気共鳴断層撮影装置の既存の基礎構造を用いて、非接続のアンテナコイル(例えば局所コイル形態のアンテナコイル)を検出することができる。 The apparatus according to the present invention detects an unconnected antenna coil (for example, an antenna coil in the form of a local coil) using the existing basic structure of a magnetic resonance tomography apparatus including the transmitter and a transmission antenna (for example, a body coil). can do.

本発明に係る方法の可能な態様において、該方法は、アンテナコイルの離調装置を停止させるステップを含む。例えば、制御器がアンテナコイルのPINダイオード又は他のスイッチング素子に対する給電を遮断すれば、これ以上当該PINダイオード又は他のスイッチング素子が共鳴回路を短絡することはない。この場合、アンテナコイルは、送信器の作動時に高周波信号の適切な電磁場強度を有する範囲に存在する。ここで適切な電磁場強度と特に言えるのは、アンテナコイルの減衰のない共鳴回路において0.5V又は1Vを上回る電圧を生じる高周波場の電磁場強度である。   In a possible embodiment of the method according to the invention, the method comprises the step of stopping the antenna coil detuning device. For example, if the controller cuts off the power supply to the PIN diode or other switching element of the antenna coil, the PIN diode or other switching element will no longer short-circuit the resonance circuit. In this case, the antenna coil exists in a range having an appropriate electromagnetic field strength of the high-frequency signal when the transmitter is operated. Particularly suitable electromagnetic field strength here is the electromagnetic field strength of a high-frequency field that produces a voltage exceeding 0.5 V or 1 V in a resonance circuit without attenuation of the antenna coil.

本発明に係る装置を用い、上記方法において、非接続のアンテナコイルを検出するだけでなく、接続されているアンテナコイルにおいて離調装置が機能していることも検査することができる。これは、特にヒューズ又は逆並列ダイオードのような外部駆動なしで動作する受動的な追加保護装置に適用される。   Using the apparatus according to the present invention, in the above method, not only the unconnected antenna coil can be detected, but also the function of the detuning device can be checked in the connected antenna coil. This applies in particular to passive additional protection devices that operate without external drive, such as fuses or antiparallel diodes.

次の図面を参照しながら以下に詳述する実施形態を通して、この発明の上述の特性、特徴及び利点、並びにこれらを達成する手法を明らかにする。   Through the embodiments described in detail below with reference to the following drawings, the above-mentioned characteristics, features and advantages of the present invention, and techniques for achieving them will be clarified.

本発明に係る装置の一例を備えた本発明に係る磁気共鳴断層撮影装置を示す概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows the magnetic resonance tomography apparatus which concerns on this invention provided with an example of the apparatus based on this invention. 本発明に係る装置の実施形態を示す概略図。1 is a schematic diagram showing an embodiment of an apparatus according to the present invention. 本発明に係る装置の実施形態を示す概略図。1 is a schematic diagram showing an embodiment of an apparatus according to the present invention. 本発明に係る方法の一例について概説するフローチャート。6 is a flowchart outlining an example of a method according to the present invention.

図1は、本発明の実施形態に係る磁気共鳴断層撮影装置1の概略図を示す。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a magnetic resonance tomography apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

磁石ユニット10は、撮像領域内の被検体(例えば患者)40の核スピンを整列させる静磁場B0を生成する界磁11を有する。撮像領域は患者トンネル16内に設定されており、患者トンネル16は、磁石ユニット10を貫通して長軸方向2に延びている。通常、界磁11に含まれる超電導磁石は、3Tまでの磁束密度、最新装置ではそれを上回る磁束密度を有する磁場を提供することができる。ただし、より小さい磁場強度に関しては、永久磁石又は常電導コイルを備えた電磁石も使用することができる。   The magnet unit 10 includes a field 11 that generates a static magnetic field B0 that aligns nuclear spins of a subject (for example, a patient) 40 in an imaging region. The imaging region is set in the patient tunnel 16, and the patient tunnel 16 extends through the magnet unit 10 in the long axis direction 2. In general, the superconducting magnet included in the field 11 can provide a magnetic field having a magnetic flux density of up to 3 T, which is higher than that in the latest apparatus. However, for smaller magnetic field strengths, permanent magnets or electromagnets with normal conducting coils can also be used.

さらに磁石ユニット10は、傾斜磁場コイル12を有し、これら傾斜磁場コイル12は、検査ボリューム内で取得される画像領域の空間分化のために3つの空間方向で可変磁場を磁場B0に重畳するように構成される。傾斜磁場コイル12は一般に常電導線からなるコイルであり、該常電導線は、検査ボリューム内で互いに直交する磁場を生成することができるものである。   Furthermore, the magnet unit 10 includes gradient magnetic field coils 12 that superimpose a variable magnetic field on the magnetic field B0 in three spatial directions for spatial differentiation of the image area acquired in the examination volume. Configured. The gradient coil 12 is generally a coil made of a normal conducting wire, and the normal conducting wire can generate magnetic fields orthogonal to each other in the inspection volume.

磁石ユニット10は同様にボディコイル14を有し、このボディコイル14は、信号線を介して供給される高周波信号を検査ボリューム内へ放射し、患者40から放出される共鳴信号を受信して信号線を介し出力する。好ましくはボディコイル14は、高周波信号受信のために局所コイル50に置き換えられ、この局所コイル50が患者トンネル16内において患者40の近くに配置される。ただし、局所コイル50を送信及び受信をするように構成することも考えられる。   The magnet unit 10 similarly has a body coil 14, which radiates a high frequency signal supplied via a signal line into the examination volume, receives a resonance signal emitted from the patient 40, and receives a signal. Output via line. Preferably, the body coil 14 is replaced with a local coil 50 for high frequency signal reception, which is located in the patient tunnel 16 near the patient 40. However, it is also conceivable to configure the local coil 50 to transmit and receive.

制御ユニット20は、傾斜磁場コイル12及びボディコイル14のための各種信号を磁石ユニット10に供給し、受信した信号を評価する。   The control unit 20 supplies various signals for the gradient magnetic field coil 12 and the body coil 14 to the magnet unit 10 and evaluates the received signals.

制御ユニット20は、傾斜磁場コイル12へ給電線を通し可変電流を供給するように構成されている傾斜磁場制御器21を有し、その可変電流は、時間的に調整された方式で検査ボリュームに所定の傾斜磁場を提供する。   The control unit 20 includes a gradient magnetic field controller 21 configured to supply a variable current to the gradient coil 12 through a power supply line, and the variable current is supplied to the inspection volume in a time-adjusted manner. A predetermined gradient magnetic field is provided.

さらに、制御ユニット20は高周波ユニット22を有し、この高周波ユニット22は、患者40内の核スピンの磁気共鳴を励起するために、予め与えられた時間特性、振幅及びスペクトル電力分布をもった高周波パルスを生成する。本実施形態ではキロワットレンジのパルス電力を得ることができる。   Further, the control unit 20 has a high frequency unit 22, which has a predetermined high frequency characteristic, amplitude, and spectral power distribution in order to excite the magnetic resonance of the nuclear spin in the patient 40. Generate a pulse. In this embodiment, pulse power in the kilowatt range can be obtained.

図2には、本発明に係る装置の実施形態を例示してある。図2において、図1の場合と同じものには図1中と同じ参照符号が付されている。明確性の観点から、図1中の全てのものを示してはいない。   FIG. 2 illustrates an embodiment of the device according to the invention. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 are given to the same components as those in FIG. For clarity, not all of FIG. 1 is shown.

高周波ユニット22には、磁気共鳴断層撮影装置のラーモア周波数をもつ励起パルスを生成するための送信器24が設けられている。好ましくは、そのラーモア周波数は、界磁11の磁場B0における水素原子核のラーモア周波数を含むが、他の元素の原子核でもよい。送信器24は、磁気共鳴断層撮影装置1の制御器23により、信号バス26を介して制御されることによって、既定の周波数、位相、スペクトル分布及び電力(出力)のいずれか1つ以上を有する励起パルスを生成し、該励起パルスは、信号リンクを介して送信アンテナとしてのボディコイル14へ伝送される。本実施形態において制御器23及び送信器24は、数ワットから数キロワットにまで至る広範囲の電力を調整するように構成されている。特に、送信器24の電力は、患者が危険でない程度に、また非接続のアンテナコイル(ここでは局所コイル50)が破損しない程度に、低減され得る。 The high frequency unit 22 is provided with a transmitter 24 for generating an excitation pulse having a Larmor frequency of the magnetic resonance tomography apparatus. Preferably, the Larmor frequency includes a Larmor frequency of a hydrogen nucleus in the magnetic field B0 of the field 11, but may be a nucleus of another element. The transmitter 24 is controlled by the controller 23 of the magnetic resonance tomography apparatus 1 via the signal bus 26, thereby having any one or more of a predetermined frequency, phase, spectrum distribution, and power (output). An excitation pulse is generated, and the excitation pulse is transmitted to the body coil 14 as a transmitting antenna via a signal link. In this embodiment, the controller 23 and the transmitter 24 are configured to adjust a wide range of power ranging from several watts to several kilowatts. In particular, the power of the transmitter 24 can be reduced to the extent that it is not dangerous for the patient and to the extent that the unconnected antenna coil (here local coil 50) is not damaged.

送信器24とボディコイル14との間に振幅測定器25が配置されており、この振幅測定器25は、送信器24の出力信号の測定値を取得することができる。これは、例えば電圧及び電流のいずれか又は両方である。振幅測定器25が電力を、例えばボロメータなど振幅測定器25の働きにより直接取得するのではなくて、電流及び電圧を取得して掛算することによって取得する例も可能である。   An amplitude measuring device 25 is disposed between the transmitter 24 and the body coil 14, and the amplitude measuring device 25 can acquire a measured value of the output signal of the transmitter 24. This is, for example, either or both voltage and current. An example is also possible in which the amplitude measuring device 25 does not directly acquire power by the action of the amplitude measuring device 25 such as a bolometer, but acquires it by acquiring and multiplying current and voltage.

図3には本発明に係る装置の変形例が示されていて、この装置では送信器24が、互いに独立して高周波信号を生成することの可能な複数の送信モジュールを有し、例えば独立した複数の放射素子を備えたボディコイル14により、異なる空間分布及び偏波をもつ種々のモードを実施することができる。この方式により、異種のモードが局所コイル50を励起することも可能にする。この局所コイル50のコイル巻線は、第1のモードに対して直交する向きに整列させてあり、しがたって該第1のモードでは励起されない。この例において、複数の振幅測定器25がそれぞれ送信モジュールの検査振幅を取得する。他にも、マルチプレクサを使用して、個々の送信モジュールの検査振幅を受ける1つの振幅測定器25を設ける例も可能である。   FIG. 3 shows a modification of the device according to the invention, in which the transmitter 24 has a plurality of transmission modules capable of generating high-frequency signals independently of each other, for example independent of each other. Various modes with different spatial distributions and polarizations can be implemented by the body coil 14 having a plurality of radiating elements. This scheme also allows different modes to excite the local coil 50. The coil windings of the local coil 50 are aligned in a direction orthogonal to the first mode, and therefore are not excited in the first mode. In this example, the plurality of amplitude measuring devices 25 each acquire the inspection amplitude of the transmission module. In another example, a multiplexer may be used to provide one amplitude measuring device 25 that receives the test amplitude of each transmission module.

振幅測定器25は、例えば、送信アンテナによって反射される電力の取得を可能にする方向性結合器も有するとよい。 The amplitude measuring device 25 may also include, for example, a directional coupler that enables acquisition of power reflected by the transmitting antenna.

図4は、本発明に係る方法の可能な実施形態について概略を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart outlining a possible embodiment of the method according to the invention.

ステップS20において、制御器23が、信号バス26を介して送信器24に命令を発し、種々の既定振幅を有する高周波信号を送信アンテナ、例えばボディコイル14から送出させる。このときの振幅は、アンテナコイル、例えば局所コイル50と、特に患者とが危険でないように選ばれる。例えば、電力は5ワット、10ワット又は100ワットよりも小さく、共鳴する非減衰のアンテナコイルに誘起される電圧は1V、2V又は5Vよりも小さい。 In step S <b> 20, the controller 23 issues a command to the transmitter 24 via the signal bus 26, and causes high-frequency signals having various predetermined amplitudes to be transmitted from the transmission antenna, for example, the body coil 14. The amplitude at this time is chosen so that the antenna coil, for example the local coil 50 and in particular the patient is not dangerous. For example, the power is less than 5 watts, 10 watts or 100 watts, and the voltage induced in the resonant unattenuated antenna coil is less than 1V, 2V or 5V.

ステップS30において、振幅測定器25が、送出した信号に応じて検査振幅を取得する。図3の実施形態では、これは例えば、送信アンテナに通じている信号線における電圧である。他にも、電圧及び電流を振幅測定器25によって取得したり、あるいは、送信アンテナから反射される電力及びアンテナへ流れる電力のいずれか又は両方を方向性結合器を備えた振幅測定器25によって取得することも考えられる。振幅測定器25は、例えば整流やフィルタリングなどのデジタル、アナログ信号処理により処理した信号をさらに取得することもでき、当該信号は、送信器24が送出した信号に従うものであり、該信号の電力に関係し、あるいは信号の位相にも関係する。取得した信号に関する要点は、これらの信号が患者トンネル16内の高周波特性の推測を可能にすること、もしくはその高周波特性による影響を受けていることである。 In step S30, the amplitude measuring device 25 acquires the inspection amplitude according to the transmitted signal. In the embodiment of FIG. 3, this is, for example, the voltage on the signal line leading to the transmit antenna. In addition, the voltage and current are acquired by the amplitude measuring device 25, or either or both of the power reflected from the transmitting antenna and the power flowing to the antenna are acquired by the amplitude measuring device 25 including a directional coupler. It is also possible to do. The amplitude measuring device 25 can further acquire a signal processed by digital or analog signal processing such as rectification or filtering, and the signal follows the signal transmitted from the transmitter 24, and the power of the signal is Or related to the phase of the signal. The main point regarding the acquired signals is that these signals enable estimation of the high frequency characteristics in the patient tunnel 16 or are influenced by the high frequency characteristics.

ステップS20及びステップS30は、振幅を変えて繰り返すのが好ましい。例えば、送出すべき信号の小さい既定振幅から開始し、該振幅を段階的に、例えば一定間隔で又は指数関数的に増大することができる。この方法によれば、弱くて安全な電磁場強度から開始することができる。後に検査信号の線形増加と非線形増加とを区別するためには、異なる既定振幅で少なくとも3回の繰り返しが必要であるが、零の既定振幅で可能な測定は省略することができる。   Step S20 and step S30 are preferably repeated with different amplitudes. For example, starting from a small predetermined amplitude of the signal to be transmitted, the amplitude can be increased in steps, for example at regular intervals or exponentially. According to this method, it is possible to start from a weak and safe electromagnetic field strength. In order to later distinguish between a linear increase and a non-linear increase in the test signal, it is necessary to repeat at least three times with different default amplitudes, but the possible measurements with a default amplitude of zero can be omitted.

ステップS40において、制御器23が、既定振幅と取得した検査振幅との間の検査関係を判定する。ただし、専用のアナログ又はデジタル信号処理ユニットがこのステップを実行してもよい。最も簡単な例では、制御器23がこの目的のために、各既定振幅とこれに関連する検査振幅とからの商をそれぞれ作成する。この商は、線形関係の勾配を表す。マックスウェルの法則に従い、電気と磁気の変数間の予測される関係はまずは線形である。例えば保護ダイオードなどの非線形素子が交流電磁場に結合され且つ誘起電圧が当該素子の特性曲線の非線形域にある場合にはじめて、前記関係が線形の関係から逸脱する。   In step S40, the controller 23 determines the inspection relationship between the predetermined amplitude and the acquired inspection amplitude. However, a dedicated analog or digital signal processing unit may perform this step. In the simplest example, the controller 23 creates a quotient from each predetermined amplitude and its associated test amplitude for this purpose. This quotient represents the slope of a linear relationship. According to Maxwell's law, the predicted relationship between electrical and magnetic variables is initially linear. The relationship departs from the linear relationship only when a non-linear element such as a protection diode is coupled to the alternating electromagnetic field and the induced voltage is in the non-linear region of the characteristic curve of the element.

ステップS50において、制御器23は、例えば、判定した検査関係が既定の基準関係から逸脱していることを確認すると、信号を出力する。該基準関係は、最も簡単な例では、既定出力振幅と検査振幅との間の予測される線形の関係を反映した線形関係である。ただし、該基準関係において振幅測定器25の非線形性を予め考慮しておくこともでき、したがってこの基準関係は、少なくとも部分的に、例えば冪関数又は指数関数の推移に従う。このことは、例えば振幅測定器25内の整流ダイオードの特性により引き起こされる。判定した関係が当該予測される特性(挙動)から逸脱した場合にはじめて信号が生成される。この場合には離調されていないアンテナコイルが患者トンネル内に存在する疑いがあるので、好ましくは、生成した信号は、送信器24による高周波電力の更なる送出を遮断するか又は少なくとも低減する制御のために使用される。 In step S50, for example, when the controller 23 confirms that the determined inspection relationship deviates from the predetermined reference relationship, the controller 23 outputs a signal. In the simplest example, the reference relationship is a linear relationship that reflects a predicted linear relationship between the default output amplitude and the test amplitude. However, the non-linearity of the amplitude measuring device 25 can also be taken into account in advance in the reference relationship, so that this reference relationship at least partly follows, for example, the transition of a power function or an exponential function. This is caused by the characteristics of the rectifier diode in the amplitude measuring device 25, for example. A signal is generated only when the determined relationship deviates from the predicted characteristic (behavior). Since the antenna coil which is not detuned in this case is suspected to be present in the patient tunnel, preferably generated signal is a transmitter 24 control or at least reduce blocking further transmission of high frequency power by It will be used for.

本発明に係る方法の実施形態において可能なステップS10において、制御器23が、アンテナコイルの離調装置を停止させる。アンテナコイルは例えば局所コイル50で、該局所コイル50において局所コイル50のコイル巻線を有する共鳴回路を短絡するPINダイオードへの供給電圧を遮断することによって、離調装置を停止させる。これにより、局所コイル50は、送信器24によりボディコイル14から放射される高周波と共鳴結合し、高周波場から電力を取り出す。このとき、局所コイル50内の例えば逆並列ダイオードのような受動的保護機構は、その非線形特性曲線によって、高周波場の電力増加に伴う局所コイル50内の過大電圧発生を防止するが、その際に高周波場から取り出す電力も指数関数的に増大し、したがって最も簡単な例では、既定振幅と検査振幅との間の非線形関係から、アンテナコイルが存在し且つその受動的保護機構が問題なく機能しているという認識が得られる。   In step S10, which is possible in the embodiment of the method according to the invention, the controller 23 stops the antenna coil detuning device. The antenna coil is, for example, a local coil 50, and the detuning device is stopped by cutting off the supply voltage to the PIN diode that short-circuits the resonance circuit having the coil winding of the local coil 50 in the local coil 50. Thereby, the local coil 50 is resonance-coupled with the high frequency radiated from the body coil 14 by the transmitter 24, and takes out electric power from the high frequency field. At this time, the passive protection mechanism such as an antiparallel diode in the local coil 50 prevents the generation of an excessive voltage in the local coil 50 due to the increase in power in the high frequency field due to its nonlinear characteristic curve. The power drawn from the high frequency field also increases exponentially, so in the simplest case, the non-linear relationship between the predetermined amplitude and the test amplitude results in the presence of the antenna coil and its passive protection mechanism functioning without problems. The recognition that it is.

例示した好適な実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明が開示した例に限定されるわけではなく、当業者であれば、他の変形を本発明の保護範囲を逸脱することなく導き出すことができる。   Although the present invention has been described in detail using preferred exemplary embodiments, the present invention is not limited to the disclosed examples, and those skilled in the art will be able to make other modifications outside the protection scope of the present invention. Can be derived without any problems.

1 磁気共鳴断層撮影装置
10 磁石ユニット
11 界磁
12 傾斜磁場コイル
14 ボディコイル
16 被検体トンネル
20 制御ユニット
21 傾斜磁場制御装置
22 高周波ユニット
23 制御器
24 送信器
25 振幅測定器
26 信号バス
50 局所コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic resonance tomography apparatus 10 Magnet unit 11 Field 12 Gradient magnetic field coil 14 Body coil 16 Subject tunnel 20 Control unit 21 Gradient magnetic field control apparatus 22 High frequency unit 23 Controller 24 Transmitter 25 Amplitude measuring device 26 Signal bus 50 Local coil

Claims (10)

作動しない離調装置をもつアンテナコイルを検出する装置であって、
送信器(24)と、送信アンテナと、振幅測定器(25)と、制御器(23)とを有し、
前記制御器(23)が、
種々の既定振幅で前記送信アンテナから高周波信号を送出するように前記送信器(24)を制御し、
前記送出した高周波信号に応じて検査振幅を前記振幅測定器(25)により取得し、
前記既定振幅と前記取得した検査振幅との間の検査関係を判定し、
該判定した検査関係が既定の基準関係から逸脱する場合に、前記送信器(24)による高周波信号の送出を制御するように構成され、
前記制御器(23)における前記既定の基準関係が線形関係である、装置。
A device for detecting an antenna coil having a detuning device that does not operate ,
A transmitter (24), a transmission antenna, an amplitude measuring device (25), and a controller (23);
The controller (23)
Controlling the transmitter (24) to transmit a high frequency signal from the transmitting antenna with various predetermined amplitudes;
In accordance with the transmitted high-frequency signal, an inspection amplitude is acquired by the amplitude measuring device (25),
Determining an inspection relationship between the predetermined amplitude and the acquired inspection amplitude;
When the determined inspection relationship deviates from a predetermined reference relationship , the transmitter (24) is configured to control transmission of a high-frequency signal ,
The apparatus wherein the predetermined reference relationship in the controller (23) is a linear relationship.
前記振幅測定器(25)が方向性結合器を有し、反射された電力に応じて前記検査振幅を取得するように構成されている、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the amplitude measuring device (25) comprises a directional coupler and is configured to acquire the inspection amplitude in response to reflected power. 前記制御器(23)が、前記振幅測定器(25)により取得した前記検査振幅の位相に基づいて前記検査関係を判定するように構成されている、請求項1又は2に記載の装置。   The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the controller (23) is configured to determine the inspection relationship based on the phase of the inspection amplitude obtained by the amplitude measuring device (25). 前記制御器(23)が、前記送信アンテナから送出した電力に基づいて前記検査関係を判定するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。 The apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the controller (23) is configured to determine the inspection relationship based on power transmitted from the transmitting antenna. 前記送信アンテナから複数の異種既定モードを送出し、複数の前記振幅測定器(25)により複数の検査振幅を取得し、該取得した検査振幅に基づいて1つ以上の検査関係を判定するように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。 A plurality of different predetermined modes are transmitted from the transmission antenna, a plurality of inspection amplitudes are acquired by the plurality of amplitude measuring devices (25), and one or more inspection relations are determined based on the acquired inspection amplitudes. The device according to claim 1 , wherein the device is configured. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置を有する磁気共鳴断層撮影装置であって、
前記送信器(24)が核スピンのための励起パルスを生成するように構成されている、磁気共鳴断層撮影装置。
A magnetic resonance tomography apparatus having the apparatus according to claim 1 ,
Magnetic resonance tomography apparatus, wherein the transmitter (24) is configured to generate excitation pulses for nuclear spins.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置を用いて作動しない離調装置をもつアンテナコイルを検出する方法であって、
前記送信器(24)が種々の既定振幅を有する高周波信号を前記送信アンテナから送出するように前記制御器(23)によって前記送信器(24)を制御するステップ(S20)と、
前記送出した高周波信号に応じて前記振幅測定器(25)により検査振幅を取得するステップ(S30)と、
前記既定振幅と前記取得した検査振幅との間の検査関係を判定するステップ(S40)と、
前記判定した検査関係が既定の基準関係から逸脱する場合に、前記送信器(24)による高周波信号の送出を制御するステップ(S50)と、を含み、
前記制御器(23)における前記既定の基準関係が線形関係である、方法。
A method for detecting an antenna coil having a detuning device that does not operate using the device of any one of claims 1-5 ,
Controlling the transmitter (24) by the controller (23) so that the transmitter (24) transmits high-frequency signals having various predetermined amplitudes from the transmitting antenna;
Acquiring an inspection amplitude by the amplitude measuring device (25) according to the transmitted high-frequency signal (S30);
Determining an inspection relationship between the predetermined amplitude and the acquired inspection amplitude (S40);
(S50) controlling the transmission of a high-frequency signal by the transmitter (24) when the determined inspection relationship deviates from a predetermined reference relationship,
The method wherein the predetermined reference relationship in the controller (23) is a linear relationship.
アンテナコイルの離調装置を停止させるステップ(S10)をさらに含み、
該アンテナコイルは、前記送信器(24)を制御するステップ(S20)において前記高周波信号の適切な電磁場強度を有する領域に配置されている、請求項7に記載の方法。
A step (S10) of stopping the antenna coil detuning device;
The method according to claim 7 , wherein the antenna coil is arranged in a region having an appropriate electromagnetic field strength of the high-frequency signal in the step (S20) of controlling the transmitter (24).
プログラミング可能な制御器(23)のプロセッサに直接的にロード可能であるコンピュータプログラムであって、
前記制御器(23)で実行されたときに請求項7又は8に記載の方法の全ステップを実行するためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
A computer program that can be loaded directly into the processor of the programmable controller (23),
Computer program comprising program code means for executing all the steps of the method according to claim 7 or 8 when executed in said controller (23).
電子的に読取可能な制御情報を記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
請求項6に記載の磁気共鳴断層撮影装置(1)の制御器(23)において当該記憶媒体を使用することにより請求項7又は8に記載の方法が実行されるように前記制御情報が構成されている、記憶媒体。
A computer-readable storage medium storing electronically readable control information,
The control information is configured to execute the method according to claim 7 or 8 by using the storage medium in the controller (23) of the magnetic resonance tomography apparatus (1) according to claim 6. Storage medium.
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